Reichweitentest für unsere WLAN-USB-Antennen
High sensitivity - High Power Antennen

Antennen mit integriertem WLAN-Gerät für den USB-Anschluß am Computer
WLAN-Modul mit Spitzenleistung für Top-Reichweiten
Antennen zu einem bisher unerreichtem Preis/Leistungsverhältnis

e-shop von Brennpunkt S.R.L./ Ing. Friedrich Rappl


Diese Antennen haben wir nicht mehr in unserem Programm.
Alternativ kann der USB-Adapter AWUS036H (die Leiterplatte von diesem hatten wir verwendet) mit einer unserer Antennen Verwendung finden. Die Ergebnisse damit werden ähnlich gut sein.



Für grundlegendes zu diesem Thema, verweisen wir auf unsere Seite Goldene Regeln für große Reichweite
Auf dieser Seite sind die Zusammenhänge von Reichweite, Empfangsempfindlichkeit, Sendeleistung, Antennengewinne und Kabelverluste ausführlich erklärt.

Daß die Auswahl von besten Geräten auch zu den größten Reichweiten führt, soll mit diesem Test gezeigt werden.

Am Hausdach unseres Firmengebäudes wurde dazu am Antennenmast eine WLAN-Omni5-USB-Antenne angebracht (Antenne mit einem Omni-Element von 5dBi Gewinn und einem integrierten WLAN-Modul mit USB-Anschluß - im Bild rechts). Das Wlan-Modul wurde als AccessPoint betrieben.



Unser Antennenmast mit Testantennen


Unsere Versuchsstrecke - über die Ebene hinweg bis zum kleinen Hügel = 11km
also durchaus recht knapp über die Baumspitzen und ein paar Hochspannungsleitungen quer durch die Ebene - nicht ganz ideal
    

Die gewählte Meßstrecke, auf dem der Reichweitentest durchgeführt wurde, hat 11km.
Sie führt von den Ausläufern der Karpaten über Sacele und die Ebene von Brasov hinweg in die Nähe von Harman (45°42'27" N, 25°39'23" E). Die Antennenstandorte sind leicht erhöht, sodaß die Fresnelzone weitgehend frei ist (einige Hochspannungsleitungen führen durch, sowie die derzeit kahlen Zweige einer Baumkrone ragen etwas rein). Der Test wurde am 14.02.2009 bei etwas Bewölkung mit wolkenverhängenen Hügeln hinter Sacele, in verschneiter Landschaft bei etwa 3°C nachmittags durchgeführt.

Mit einem Laptop, einem weiteren, gleichen WLAN-Modul mit USB-Anschluß und verschiedenen Antennen und Signalabschwächern ging es nun per Auto nach Harman und es wurden dort die Testmessungen vorgenommen.

Festzustellen war, daß bereits mit einer 3dBi-USB-Antenne am Laptop der AccessPoint erkannt wurde (in einzelnen Fällen schon bei 2dBi). Dies bedeutet, daß mit einer MonsterYagi auf eine Entfernung von ca. 200km ein AccessPoint bereits zu orten ist!
Mit einer 7dBi-Antenne konnten bereits erfolgreich Pings gesendet werden. Zum Übertragen von Daten war die Verbindungsqualität jedoch noch unzureichend.
Mit einer 9dBi-Antenne kam eine brauchbare Verbindung zustande, die stabil blieb und mit der auch Daten übertragen werden konnten. Die Ergebnisse des Tests wurden dann gleich auf den heimischen Computer übertragen (20s für 1MB Daten bei einer Datenrate von 1Mbps).

Damit ergeben sich folgende Reichweiten, wenn man mit zwei gleichartigen unserer USB-Antennen eine Strecke realisiert:

Omni5-USB MQsmart-
USB
Desktop-USB QQsmart-USB Yagi-USB MonsterYagi-USB Hohlleiter-
Schlitz-USB
6km 12km 20km 30km 48km 95km 95km

Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Reichweiten, die auf der Teststrecke ermittelt wurden, nicht für einen dauerhaften praktischen Betrieb geeignet sind. Wer eine gute Verbindung für alle Fälle benötigt, muß für ausreichend Reserven für Schlechtwetter, wie auch für hohe Luftfeuchtigkeit bei schwül-heißem Sommerwetter, sorgen. Für solche Reserven sind die Strecken wenigstens zu halbieren.

Auch gelten diese Reichweiten nur für niedrige Datenraten von 1 - 2 Mbps. Wer höhere Datenraten benötigt, schafft dies auch wiederum nur auf geringere Entfernungen.

Das Ergebnis, das mich selbst erstaunt hat:
Bereits in 200km Entfernung (Sichtverbindung) ist die Ortung eines AccessPoints (nur eines gleichartigen High Power - Gerätes) mit einer MonsterYagi-USB oder Hohlleiter-Schlitz-USB-Antenne  möglich - eine erstaunliche Leistung.

Immer das leistungsschwächste Gerät bestimmt die maximal mögliche Strecke - die Begründung, sowie teilweise Abhilfe dafür, finden sie hier: WLAN-High-Power-USB.html

Die angegebenen Strecken sind daher nur mit 2 gleichen unserer Antennen sowie bei Sichtverbindung (freie Fresnel-Zone) möglich. Greift man auf einen AccessPoint mit schlechten technischen Daten zu (insbesondere schlechte Empfangsempfindlichkeit "sensitivity") so kann die erreichbare Strecke schnell auf nur noch ein Viertel und weniger sinken.

In bebautem Gebiet und hügeligem Gelände, wenn eine Sichtverbindung fehlt, ist eine Abschätzung der Reichweite nicht möglich. Man ist dann immer auf Ausprobieren angewiesen.
Jedenfalls ist es auch in solchem Gelände so, daß ein gutes Gerät einem schlechten immer weit überlegen ist.

Fazit
Wenn gute Geräte verwendet werden, sind größere Strecken problemlos überbrückbar.


Diese Antennen sind wegen der möglichen hohen Sendeleistung der eingebauten WLAN-USB-Adapter nur dann erlaubt, wenn man diese so weit reduziert, daß die EIRP nicht überschritten wird. Treiber, die für Windows verfügbar sind, ermöglichen eine Reduzierung auf 1%.
Dies ist dann jedoch kontraproduktiv für die Reichweite. Mit der hohen Sendeleistung kann man die mäßige Empfangsempfindlichkeit eines freien Netzes / HotSpots kompensieren. Reduziert man die EIRP auf das zulässige Maß, ergibt sich die max. mögliche Reichweite durch das schlechtere Gerät beidseits der Übertragungsstrecke.



Einige nützliche Infos am Rande:

Sichtverbindung und Fresnelzone

Maximale Reichweite erhält man bei Sichtverbindung. Dabei ist es jedoch nicht ausreichend, wenn man z.B. durch einen schmalen Schlitz zwischen zwei Hindernissen auf die Antenne der anderen Seite sehen kann., sondern es ist ein Mindestabstand zwischen den Hindernissen erforderlich, wenn die Strahlung ungestört ans Ziel gelangen soll. Dieser Bereich in dem sich keine Hindernisse befinden dürfen, nennt man Fresnelzone. 
Die Fresnelzone kann man sich vereinfacht wie ein Rohr vorstellen durch welches die Energie fließt, das an der einen Antenne mit kleinem Durchmesser beginnt, bis zur Mitte zwischen beiden Antennen immer dicker wird und bei der gegenüberliegenden Antenne wieder mit kleinem Durchmesser endet. Der Durchmesser der Fresnelzone auf halber Strecke, ist abhängig von Frequenz und Entfernung und beträgt bei 2,45GHz bei einer Entfernung von z.B. 1km nur etwa 3,3m (bei 100m 1m, bei 10km 10,4m). Deckt man von diesem Durchmesser die Hälfte ab, so verliert man 6dB was die Reichweite auf die Hälfte reduziert.


Die baulichen Gegebenheiten
Starke Einschränkungen in der Reichweite hat man innerhalb von Gebäuden durch Wände und Decken, insbesondere, wenn diese aus Stahlbeton bestehen. Im Freien ist man durch Bauwerke, Bäume, Wald, hügeliges Gelände beschränkt.
Beste Chancen hat man immer, wenn man mit einem längeren Antennenkabel ein im Weg stehendes Hindernis umgehen kann. So kann man in einem Haus mit Stahlbetondecke z.B. ein offenes Treppenhaus nutzen oder die Antennen für die verschiedenen Stockwerke an der Hausfront anbringen (z.B. ein Studentenwohnheim versorgt alle Zimmer über eine an der Hausfront waagrecht abstehende Rundumantenne. Die Studenten haben dann auch jeweils eine Antenne vor ihrem Fenster).
Es kann auch eine glatte Hausfront als Reflektor (wie ein Spiegel) verwendet werden, um eine Stelle zu erreichen, zu der man keine Sichtverbindung hat. Dies geht dann jedoch nur für kurze Strecken, da die Reflektion keine optimale ist.

Reichweite kontra Datenrate
Maximale Reichweite erreicht man nur mit der niedrigsten Datenrate, d.h. mit 1-2Mbit/s. Das ist für einen Internet-Zugang zumindest ausreichend. Dies wird auch der Fall sein, für den man die größten Strecken zu überwinden hat, sofern man selbst keinen ADSL-Anschluß, aus welchen Gründen immer; im Haus hat. Für höhere Datenraten ist ein kräftigeres Signal erforderlich. Diese Tatsache findet sich auch in den Datenblättern der Geräte bei der Angabe der Empfangsempfindlichkeit für unterschiedliche Datenraten. Häufig sind nur noch Empfangsempfindlichkeits-Angaben bei Datenraten von wenigstens 11Mbit/s zu finden.


Was ist heutzutage gerätetechnisch machbar?
Technisch machbar sind zur Zeit -99dBm bei 1Mbit/s. Gute Werte haben z.B. manche 3Com Geräte mit -96dBm (aber auch andere wie z.B. Cisco, Senao NL 2511, Z-Com XI 325, NEC Warpstar Aterm WL54, Proxim Orinoco Gold, Alfa Network haben teilweise gute Geräte), auch die ältere Orinoco Classic PCMCIA-Karte bringt es auf stolze -94dBm.
Finden sich keine Angaben über die Empfangsempfindlichkeit (Sensitivity) im Datenblatt, sind wenigstens mäßige Werte zu befürchten
.
Es gibt kaum einen Grund, sich ein Gerät ohne bekannte Daten zu kaufen.
Es gibt genug gute, preiswerte Geräte.


Geiz ist geil
WLAN-APs und Repeater für unter 25 Euro, WLAN-Sticks für weniger als 10 Euro werden massenhaft verkauft.
Keiner würde sich ein Auto vor die Haustüre stellen, das nur 30 km/h Höchstgeschwindigkeit fährt. Bei WLAN-Geräten sind vergleichbar schlechte Daten jedoch voll akzeptabel (oder nicht im Bewußtsein der Käufer präsent).
Uns als Antennenhersteller sollte es freuen, ist doch jeder Käufer eines schlechten Gerätes vielleicht schon bald unser nächster Kunde. Aber paradox ist es schon.